Fermi выявил потенциальные следы аннигиляции тёмной материи в центре Млечного Пути

В начале 1930-х швейцарский астроном Фриц Цвикки обратил внимание на то, что галактики движутся настолько стремительно, что видимой массы не хватает, чтобы удержать их вместе. Он выдвинул гипотезу о существовании невидимого «скелета» Вселенной — тёмной материи. Практически столетие спустя наблюдения гамма-телескопа Fermi могут подтвердить это предположение. Тёмная материя не взаимодействует с электромагнитным излучением: она не поглощает, не отражает и не испускает свет, поэтому её присутствие можно определить лишь косвенно — по гравитационному воздействию на обычную материю. Многие учёные полагают, что она состоит из так называемых WIMP (weakly interacting massive particles) — тяжёлых частиц, превосходящих по массе протон, но взаимодействующих с веществом исключительно слабо. При встрече двух WIMP-частиц, согласно теории, происходит их аннигиляция с образованием различных продуктов, в том числе высокоэнергетических гамма-фотонов.

Японский астроном Томонори Тотани из Токийского университета, проанализировав данные телескопа Fermi, заявил о регистрации гамма-лучей, характеристики которых совпадают с предсказаниями для аннигиляции WIMP-частиц.

«Мы зафиксировали гамма-излучение с энергией фотонов около 20 гигаэлектронвольт, исходящее из области, напоминающей тёмное гало вокруг центра галактики. Профиль этого излучения практически идентичен тому, что ожидается от гало тёмной материи», — отметил Тотани.

Изученный энергетический спектр — распределение интенсивности гамма-лучей по энергиям — соответствует расчётному профилю аннигиляции гипотетических WIMP-частиц массой приблизительно в 500 протонных масс. Оцененная по интенсивности излучения частота аннигиляции также укладывается в рамки теоретических моделей. Особенно важно, что альтернативные астрофизические источники не способны объяснить полученные данные.

По мнению Тотани, эти результаты являются весомым доказательством регистрации гамма-излучения от тёмной материи, поиск которого велся десятилетиями. «Если наши выводы подтвердятся, это станет первым в истории опытом «взглянуть» на тёмную материю. И мы обнаружим новую частицу, не описанную стандартной моделью физики элементарных частиц», — подчеркнул он.

Несмотря на оптимизм Тотани, его открытия требуют независимой проверки со стороны других исследователей. Даже в случае верификации придётся доказать, что источник излучения действительно связан с аннигиляцией тёмной материи, а не обязан иной астрофизической природе.

Дополнительным подтверждением послужит обнаружение гамма-лучей аналогичной энергии в других областях с высоким содержанием тёмной материи, например в карликовых галактиках, входящих в гало Млечного Пути. Тотани рассчитывает, что дальнейшие наблюдения обеспечат ещё более убедительные аргументы в пользу существования тёмной материи.

Источник: iXBT